Module 39-M-Inf-ES Embedded Systems

(I) Die Vorlesung vermittelt ein vertieftes Verständnis der Anforderungen an eingebettete Systeme und zeigt Lösungsansätze für die Konzipierung und die Realisierung ressourceneffizienter Hardware-Software-Systeme auf.

(II) Im Rahmen des Projektes wird der Vorlesungsstoff praktisch angewandt, um das Verständnis der grundlegenden Konzepte und Entwurfsmethoden von eingebetteten Systemen besser zu verankern. Die Studierenden werden durch die eigenständige Arbeit mit Vorgehensmethoden vertraut, wie sie in wissenschaftlichen und industriellen Projekten gefordert sind. Die Möglichkeit zur Präsentation der eigenen Arbeiten im Rahmen eines Vortrags und einer kurzen Projektdokumentation vertieft zusammen mit der geforderten Teamarbeit wichtige soziale Kompetenzen.

(I) The course provides an in-depth understanding concerning the requirements and constraints of embedded systems and identifies solutions for the design and implementation of resource-efficient hardware/software systems.
(II) Within the project the methods that have been discussed in the lecture are applied to real-world problems to strengthen the understanding of the fundamental design concepts for embedded systems. The students become familiar with design methods that are required in scientific as well as industrial projects. Important social skills are strengthened by the necessary team-work and by the project documentation combined with a short oral presentation.

(I) Bereits heute besteht die Möglichkeit, komplette mikroelektronische Systeme auf einem einzigen Chip zu realisieren - man spricht von SoCs, Systems on Chip. Diese Bausteine werden immer mehr in unser tägliches Leben integriert. Sie sind oft nicht als eigenständiger Computer zu erkennen sondern sind Bestandteil eines größeren, sie umgebenden Systems; man spricht von eingebetteten Systemen. Im Rahmen dieser Vorlesung betrachten wir die besonderen Anforderungen an den Entwurf und den Betrieb solcher eingebetteter Systeme.

Die Funktionalität eingebetteter Systeme wird durch die Integration von Prozessoren, anwendungsspezifischer Hardware und Software realisiert. Die besondere Herausforderung beim Entwurf solcher Systeme ergibt sich durch die Heterogenität der Systemarchitektur, die Komplexität der Aufgabenstellung und durch die Notwendigkeit, eine Vielzahl technischer und ökonomischer Vorgaben einhalten zu müssen. Schwerpunkte dieser Vorlesung liegen auf Entwurfsmethoden und Architekturen für eingebettete Systeme. Neben eingebetteten Prozessoren und anwendungsspezifischen Architekturen werden die speziellen Anforderungen an die Kommunikation in und zwischen eingebetteten Systemen diskutiert.

(II) Aufbauend auf den in der Vorlesung erworbenen theoretischen Kenntnissen entwickeln die Studierenden im Rahmen eines Projektes ein eigenes eingebettetes System. Sie erarbeiten gemeinsam eine Spezifikation, die anschließend in Kleingruppen umgesetzt wird. Dabei sind - typisch für eingebettete Systeme - sowohl softwaretechnische als auch hardwaretechnische Fragestellungen zu lösen. Die Ergebnisse der Projektarbeit werden in einer gemeinsamen Dokumentation zusammengefasst und im Rahmen einer Abschlusspräsentation vorgestellt.

(I) Today, microelectronic systems with billions of transistors can be integrated on one device, enabling the realization of complete electronic systems in a single chip, called system on chip (SoC). These devices are becoming more and more part of our daily life. Typically, they are not visible as an independent computer, but are enclosed in a larger system including mechanical parts, sensors, and actuators. In this lecture we take a closer look at the special requirements for the design and operation of these systems, which we call embedded systems.
The information processing in embedded systems is performed by a combination of embedded processors, application-specific hardware, and I/O units, all working in parallel. Embedded system designers are especially challenged by the heterogeneity of the system architectures together with the complexity of the applications and various technical as well as economic constraints. In this lecture we focus on design methods and architectures for embedded systems. In addition to embedded processors and application-specific architectures, the specific requirements concerning communication in and between embedded systems are targeted.
(II) Based on the theoretical knowledge acquired in the course, the students will design their own embedded system. Starting with a jointly developed specification, the architecture will be refined and implemented in small groups. As it is typical for embedded systems, the students will design software as well as hardware, based, e.g., on embedded processors and FPGAs. The results of the project will be summarized in a joint documentation and presented in a final project meeting.

Kompetenzen, wie sie beispielsweise im Modul 39-Inf-14 Digitalelektronik erworben werden können

—